大斷面黃土隧道開(kāi)挖工法優(yōu)選及預(yù)支護(hù)研究.pdf

1、黃土有著特殊的工程特性。大斷面黃土隧道施工一直是困擾隧道工程界的一個(gè)重要問(wèn)題，尤其是施工方法選取是控制圍巖變形的重要方面。在地層巖性較差時(shí)，預(yù)支護(hù)體系能更好的為圍巖穩(wěn)定提供保障，保證施工安全順利的進(jìn)行。
　　本文以“寶蘭客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)”的徐家川隧道為依托，以大斷面黃土隧道 IV級(jí)圍巖段施工為推手，采用現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)力及變形監(jiān)控量測(cè)、理論分析分析圍巖受力和變形機(jī)理，通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算對(duì)比分析選出隧道合理的開(kāi)挖工法，并對(duì)選取出來(lái)的合理工法進(jìn)行臺(tái)階長(zhǎng)度

2、和進(jìn)尺的優(yōu)化分析。通過(guò)彈性地基梁理論來(lái)分析隧道施工過(guò)程中的管棚預(yù)支護(hù)的作用機(jī)理，并根據(jù)數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果對(duì)管棚預(yù)支護(hù)的效果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。最后通過(guò)對(duì)不同管棚支護(hù)角度進(jìn)行對(duì)比分析，確定了隧道施工最佳的管棚支護(hù)范圍。論文的主要工作和成果如下：
　?。?）結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)分析徐家川隧道變形與支護(hù)受力之間的相互作用關(guān)系和特征。分析結(jié)果表明，徐家川隧道具有初期變形速率快和變形持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特征。變形特征受巖層走向、傾向影響較大，因此圍巖變形

3、、圍巖壓力和支護(hù)受力具有明顯的不對(duì)稱(chēng)性。
　?。?）根據(jù)大斷面黃土隧道開(kāi)挖方法的分析研究，有針對(duì)性的提出了三臺(tái)階七部法、CD法、CRD法在徐家川隧道IV級(jí)圍巖段適用，并通過(guò)有限元數(shù)值模擬手段對(duì)三種工法下圍巖穩(wěn)定性、支護(hù)結(jié)構(gòu)受力安全性、開(kāi)挖進(jìn)度等對(duì)比優(yōu)選，表明三臺(tái)階七部工法在安全施工上、進(jìn)度上都能滿(mǎn)足施工要求。
　?。?）通過(guò)模擬計(jì)算對(duì)三臺(tái)階七部工法進(jìn)行不同臺(tái)階長(zhǎng)度、不同開(kāi)挖進(jìn)尺的優(yōu)化分析。最終通過(guò)比選得出最優(yōu)變形控制措施，宜

4、采用3m臺(tái)階長(zhǎng)度、0.6m開(kāi)挖進(jìn)尺。短進(jìn)尺和短臺(tái)階能減少?lài)鷰r裸露時(shí)間、更快實(shí)現(xiàn)封閉成環(huán)。
　?。?）通過(guò)管棚預(yù)支護(hù)模型理論分析，介紹了Pasternak計(jì)算模型下管棚的彎矩、撓度、轉(zhuǎn)角公式，并通過(guò)對(duì)徐家川隧道V級(jí)圍巖段管棚預(yù)支護(hù)進(jìn)行分離式數(shù)值模擬，研究管棚的作用機(jī)理和管棚預(yù)支護(hù)作用下在隧道開(kāi)挖過(guò)程中對(duì)圍巖、支護(hù)結(jié)構(gòu)和地表沉降的影響，得到管棚在開(kāi)挖面附近變形較大，彎矩在開(kāi)挖面附近有正有負(fù)。在已開(kāi)挖未支護(hù)段管棚主要承擔(dān)圍巖壓力，在開(kāi)挖